Zariadenia pre organickú elektroniku a fotoniku, napr. pre LED alebo solárne články, obsahujú molekuly, ktorých dôležitou črtou je zakázaný pás (ZP) energií podobne, ako je to u tradičných polovodičov (napr. kremík). Pre praktické účely je dôležitá najmä šírka ZP a to, či v ňom predsa len nie sú nejaké energetické hladiny, ktoré sa môžu objaviť napr. v dôsledku porúch. Tieto charakteristiky ZP tesne súvisia s optickými a elektronickými vlastnosťami látok. Okrem experimentálnych metód sú užitočnými nástrojmi na skúmanie týchto vlastností atomistické počítačové simulácie. Je to aj jedna z oblastí, ktorou sa na našom ústave zaoberáme. Výstupom z takýchto výpočtov býva aj informácia o atomárnej štruktúre, ako je to ilustrované na obr. 1, kde konkrétne je znázornený komonomér PFO-DBT. Tieto výpočtové prístupy aplikujeme v spolupráci s Fyzikálnym ústavom SAV v Bratislave, kde bola vyvinutá unikátna metóda merania hustoty elektrónových stavov organických materiálov so ZP. Náš výskum využívajúci počítačové modelovanie pomáha lepšie porozumieť meraným výsledkom najmä na základe porovnaní vypočítaných údajov s experimentálnymi [1].
Druhým rozvíjaným smerom je spolupráca so SAV a so zahraničnými kolegami v Japonsku, Číne a v Spojenom kráľovstve. V rámci nej skúmame unikátne vlastnosti povrchu rutilu (TiO2) a jeho interakcií. Zahraniční kolegovia robili výskum na špičkových KPFM aparatúrach, ktoré v sebe spájajú možnosti viacerých mikroskopií: atómovej (AFM), skenovacej tunelovej (STM) a aj skenovanie elektrostatického potenciálu povrchu a umožnili napr. manipulácie nábojových stavov individuálnych atómov kyslíka alebo zlata na povrchu rutilu (obr. 2). Skupina na SAV a aj naše pracovisko zabezpečujeme podopretie experimentálnych výsledkov výpočtami, simuláciami a interpretáciou nameraných údajov [2].
Literatúra
[1] Katarína Gmucová, Martin Konôpka, Karol Vegso, Peter Bokes, Vojtech Nádaždy, Tomáš Váry: Correlation between Molecular Stereostructure, Film Microstructure, and Electronic Structure of Polyfluorene and Fluorene Based Alternating Copolymers F8BT and PFO−DBT, J. Phys. Chem. C 125, 8045 (2021),
https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c10725
[2] Yuuki Adachi, Ján Brndiar, Martin Konôpka, Robert Turanský, Qiang Zhu, Huan Fei Wen, Yasuhiro Sugawara, Lev Kantorovich, Ivan Štich, Yan Jun Li: Tip-activated single-atom catalysis: CO oxidation on Au adatom on oxidized rutile TiO2 surface, Science Advances 9, eadi4799 (2023), https://doi.org/10.1126/sciadv.adi4799